硬質(zhì)材料樣品的非接觸或輕敲模式 AFM 成像可能是常用的 AFM 模式。在這些動態(tài)模式中，AFM 懸臂通過集成在 AFM 的 AFM 探頭底座中的執(zhí)行器（通常是小型壓電陶瓷振動器）被迫以或接近其共振頻率振蕩。

當(dāng)接近樣品表面時，AFM 懸臂振蕩被阻尼。振蕩幅度下降，相對于驅(qū)動信號的相位發(fā)生變化，諧振頻率由于阻尼而降低。通常，幅度信號或相位信號變化用于反饋回路，通過調(diào)整 AFM 探頭的 z 位置來保持 AFM 探頭-樣本距離恒定。

移動 z 位置的反饋回路的輸出信號是當(dāng)前 AFM位置處樣品高度的直接測量值。原始信號（通常是電壓）根據(jù) AFM 頭非線性 z 運動的校準(zhǔn)表轉(zhuǎn)換為長度標(biāo)度。或者，在現(xiàn)代 AFM 系統(tǒng)中，AFM 頭的 z 軸運動由 AFM 頭中的單獨傳感器測量，以提高準(zhǔn)確性。這個概念被稱為“閉環(huán)"，而反饋輸出信號的使用轉(zhuǎn)換被稱為“開環(huán)"。

非接觸和輕敲模式 AFM（有時稱為間歇模式）的區(qū)別在于與樣品表面的相互作用。雖然 AFM在非接觸模式下不接觸表面，但它在輕敲模式 AFM 的振蕩峰值處確實與表面接觸。更準(zhǔn)確地說，AFM在非接觸 AFM 模式的整個振蕩周期中保持在吸引力（基本上是范德瓦爾斯力）的狀態(tài)下，而 AFM陷入 AFM之間接觸的排斥力狀態(tài)并在輕敲模式下采樣。輕敲模式 AFM 在幾十納米范圍內(nèi)使用較大的振幅，而非接觸模式 AFM振蕩通常小于 10nm。

這些測量模式的一個常見問題是，如果 AFM 與樣品相互作用的吸引力大于振蕩期間的回縮力，則 AFM往往會粘在表面上。因此，適用于這些模式的 AFM 探頭需要最小的力常數(shù)。在許多情況下，這種所謂的“卡入"效應(yīng)是由樣品表面的表面污染物和液膜的粘附力或毛細(xì)管力引起的。

在實踐中，使用力常數(shù)為幾十 N/m 的 AFM 探針已證明是在操作穩(wěn)定性和有限力之間的良好折衷，以在硅或石墨或其他類似的硬表面上進行非接觸或輕敲模式堅硬的材料。較高的力常數(shù)會增加 AFM或樣品損壞的風(fēng)險，除非振蕩幅度沒有顯著降低到 AFM 偏轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)難以檢測到的水平。

大共振頻率是可取的，因為它們允許快速掃描表面而不會丟失信息。然而，用于標(biāo)準(zhǔn)非接觸和輕敲模式 AFM 的 AFM 探針沒有可能的最高共振頻率。其原因是，如此高的共振頻率需要特殊的 AFM 懸臂幾何形狀、調(diào)整到這些幾何形狀的偏轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)，最后但并非最不重要的一點是，在大多數(shù) AFM 系統(tǒng)中尚未實施的非常快速的 AFM 反饋機制。因此，用于快速掃描的 AFM 探針在我們網(wǎng)站上的單獨類別中列出 - 超高頻、超短 AFM 懸臂梁。

另一個 AFM 探針特性對于它們在空氣中的非接觸或輕敲模式 AFM 中的應(yīng)用非常重要，它是 AFM高度。遠(yuǎn)離樣品的 AFM 懸臂的阻尼通常以空氣阻尼為主。當(dāng)接近樣品表面時，在 AFM與樣品相互作用可見之前很久，阻尼就會顯著增加——距離 AFM 與樣品接觸的距離只有幾微米。這種阻尼增加是由于 AFM 懸臂和表面之間的空氣在振蕩過程中受到擠壓，從而導(dǎo)致所謂的“擠壓氣膜阻尼"效應(yīng)。反饋回路的設(shè)定點必須以這樣一種方式選擇，即該方法不會在該點停止，而是穿透“空氣膜"。顯然，由于設(shè)定點的這種偏移，測量的靈敏度會降低。需要超過 10µm 的 AFM高度才能顯著降低這種影響。所有列出的適用于非接觸式或輕敲模式 AFM 的 AFM 探頭均符合此要求。

此外，這里提供的大多數(shù) AFM 探針都具有 AFM 懸臂的梯形橫截面，這進一步降低了壓縮空氣膜效應(yīng)，同時保持必要的力恒定。這種梯形橫截面的副作用是 AFM 懸臂在探測器側(cè)的反射面積更大（與具有矩形橫截面的 AFM 懸臂相比，AFM 懸臂值相似）這增加了反射的激光信號（總和信號）的光束偏轉(zhuǎn)原子力顯微鏡。

所有 AFM 探頭制造商都提供各種具有不同機械性能的 AFM 懸臂形狀以及不同的 AFM形狀。所有 AFM 探頭均由單晶硅制成。AFM 懸臂的探測器側(cè)可選的鋁或金涂層可增強反射率。建議使用頻率約為 300kHz 的 AFM 探頭，除非 AFM 工具的限制或特定應(yīng)用不需要不同的 AFM 懸臂幾何形狀或更軟的 AFM 懸臂。反射涂層提高了信噪比，但在測量過程中溫度變化的情況下會導(dǎo)致熱漂移。盡管如此，它還是推薦用于溫度變化不大的應(yīng)用。

該類別中的所有 AFM 探頭都被廣泛使用，并在許多案例和科學(xué)出版物中證明了它們的性能。在世界各地的許多 AFM 實驗室中，這些 AFM 探頭是最常見的 AFM 表面成像應(yīng)用的優(yōu)選。

ARROW-NCPt

懸臂末端帶有電動輕敲模式 AFM 探針

制造商：nanoandmore